Презентация" Сложные эфиры"

СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ

Сложные эфиры - продукты замещения атомов водорода групп ОН в минер. или карбоновых к-тах на углеводородные радикалы.

Для многоосновных к-т различают полные и кислые эфиры (напр., ROSO 2 OR' и ROSO 2 OH, ROCOCH 2 COOR' и ROCOCH 2 COOH соотв., где R, R' - алкил, арил, гетерил).

Сложные эфиры карбоновых кислот  — соединения с общей формулой R–COOR', где R и R' — углеводородные радикалы. В сложных эфирах муравьиной кислоты R – атом водорода.

Общая формула сложных эфиров, образованных предельными одноосновными кислотами и предельными одноосновными спиртами такая же, как у карбоновых кислот: C n H 2n O 2 или 

КЛАССИФИКАЦИЯ

Сложные эфиры можно получить как на основе карбоновых кислот, так и на основе минеральных (неорганических) кислот. Но эфиры минеральных кислот встречаются реже.

Сложные эфиры карбоновых кислот можно разделить на три группы .

Если число атомов С в исходных карбоновой кислоте и спирте не превышает 6–8, соответствующие сложные эфиры представляют собой бесцветные маслянистые жидкости, чаще всего с фруктовым запахом. Они составляют группу фруктовых эфиров.

Если в образовании сложного эфира участвует ароматический спирт (содержащий ароматическое ядро), то такие соединения обладают, как правило, не фруктовым, а цветочным запахом.

Все соединения этой группы практически нерастворимы в воде, но легко растворимы в большинстве органических растворителей.

При увеличении размеров органических групп, входящих в состав сложных эфиров, до С 15 — С 30 соединения приобретают консистенцию пластичных, легко размягчающихся веществ. Эту группу называют восками , они, как правило, не обладают запахом.

Воски не смачиваются водой, растворимы в бензине, хлороформе, бензоле.

Третья группа – жиры. В отличие от предыдущих двух групп на основе одноатомных спиртов ROH, все жиры представляют собой сложные эфиры, образованные из трехатомного спирта глицерина НОСН 2 –СН(ОН)–СН 2 ОН. Карбоновые кислоты, входящие в состав жиров, как правило, имеют углеводородную цепь с 9–19 атомами углерода.

Животные жиры (коровье масло, баранье, свиное сало) – пластичные легкоплавкие вещества. Растительные жиры (оливковое, хлопковое, подсолнечное масло) – вязкие жидкости.

НОМЕНКЛАТУРА

По систематической номенклатуре сложные эфиры называют, прибавляя в качестве приставки название спиртового радикала к названию кислоты, в котором вместо окончания –овая кислота используют суффикс –оaт , например :

Названия сложных эфиров образуются путем прибавления к названию аниона кислоты приставки с названием углеводородного радикала спирта.

По тривиальной номенклатуре названия сложных эфиров производят от названий кислот и спиртов, остатки которых входят в их состав, с добавлением слова эфир.

Название можно так же составить, складывая названия кислотной и спиртовой частей, к которым добавляется окончание «ый» и слово «эфир»:

ИЗОМЕРИЯ

1. Изомерия углеродной цепи начинается по кислотному остатку с бутановой кислоты, по спиртовому остатку – с пропилового спирта, например, метилбутирату изомерны метилизобутират, пропилацетат и изопропилацетат .

2. Изомерия положения сложноэфирной группировки –СО–О–. Этот вид изомерии начинается со сложных эфиров, в молекулах которых содержится не менее 4 атомов углерода, например этилацетат и метилпропионат, этилпропионат и метилбутират.

3. Межклассовая изомерия , например, метилацетату изомерна пропановая кислота, а метилформиату уксусная кислота. 

Для сложных эфиров, содержащих непредельную кислоту или непредельный спирт, возможны еще два вида изомерии: изомерия положения кратной связи и цис- , транс -изомерия .

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Сложные эфиры низших карбоновых кислот и спиртов представляют собой летучие жидкости, многие из которых обладают приятным цветочным или фруктовым запахом. Они практически нерастворимы в воде и имеют более низкие температуры кипения, чем изомерные им карбоновые кислоты. Это связанно с тем, что в молекулах сложных эфиров отсутствуют межмолекулярные водородные связи. 

Сложные эфиры высших жирных кислот и спиртов – воскообразные вещества , не имеют запаха, в воде не растворимы, хорошо растворяются в органических растворителях.

Воски бывают растительные, животные, ископаемые и синтетические.

Растительные воски

Пальмовый воск находится в углублениях кольчатого ствола восковой пальмы, откуда его соскабливают. Одно дерево дает 12 кг воска. Растительные воски покрывают тонким слоем листья, стебли, плоды и защищают их от размачивания водой, высыхания, вредных микроорганизмов, иногда в качестве резервных липидов входят в состав семян (например, «масло» жожоба).

Животные воски

Пчелиный воск наиболее известный из этого вида восков. Он содержит сложный эфир пальмитиновой кислоты и мирицилового спирта (мирицилпальмитат, пальмитиномирициловый эфир):

CH 3 (CH 2 ) 14 –CO–O–(CH 2 ) 29 CH 3

Из пчелиного воска пчелы строят соты, шерстяной (ланолин) предохраняет шерсть и кожу животных от влаги, засорения и высыхания

Шерстяной (шерстный) воск – ланолин – обильно покрывает шерсть животных.

К воскам относятся кожное сало и ушная сера.

.

Ископаемые воски

Торфяной воск получают экстракцией бензином при 80 0 С верхового битуминозного торфа.

Буроугольный воск (монтан-воск) извлекают бензином из бурого битуминозного угля.

Горный воск (озокерит) – минерал из группы нефтяных битумов.

Синтетическим воски получают на основе нефтяных и смоляных парафинов и их производных.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1. Реакция гидролиза (омыления)

Сложные эфиры легко гидролизуются (омыляются) на исходный спирт и кислоту водой (обратимо) или щелочами (необратимо, так как образующаяся карбоновая кислота превращается в соль). 

Реакция этерификации в условиях кислотного катализа обратима. Обратный процесс – расщепление сложного эфира при действии воды с образованием карбоновой кислоты и спирта – называют  гидролизом сложного эфира .

Гидролиз в присутствии щелочи протекает необратимо (т.к. образующийся отрицательно заряженный карбоксилат-анион RCOO –  не вступает в реакцию с нуклеофильным реагентом – спиртом).

Эта реакция называется  омылением сложных эфиров  (по аналогии со щелочным гидролизом сложноэфирных связей в жирах при получении мыла).  

2. Реакция присоединения

Сложные эфиры, имеющие в своем составе непредельную кислоту или спирт, способны к реакциям присоединения.

3. Реакция гидрирования (восстановления)

Восстановление сложных эфиров водородом приводит к образованию двух спиртов:

4. Реакция образования амидов

Под действием аммиака сложные эфиры превращаются в амиды кислот и спирты:

5. Реакция горения

Горение сложных эфиров происходит с образованием углекислого газа и воды:

ПОЛУЧЕНИЕ

Cложные эфиры могут быть получены при взаимодействии карбоновых кислот со спиртами ( реакция этерификации ). Катализаторами являются минеральные кислоты.

Взаимодействие ангидрида карбоновой кислоты со спиртом.

Взаимодействие хлорангидрида карбоновой кислоты со спиртом

Взаимодействие соли карбоновой кислоты с галогеналканом

ПРИМЕНЕНИЕ

Сложные эфиры используются в парфюмерии, косметике, в качестве пищевых добавок, для изготовления искусственных волокон, краски, лаков, клея. Сложные эфиры служат исходными веществами в производстве многих фармацевтических препаратов

Благодаря тому, что они сме­ши­ва­ют­ся со мно­ги­ми ор­га­ни­че­ски­ми ве­ще­ства­ми, ис­поль­зу­ют­ся как рас­тво­ри­те­ли для лаков и кра­сок.

Этилформиат и этилацетат используются как растворители целлюлозных лаков.

Винилацетат используется для производства поливинилацетатных смол, клеев и красок.

Сложные эфиры на основе низших спиртов и кислот используют в пищевой промышленности при создании фруктовых эссенций, а сложные эфиры на основе ароматических спиртов – в парфюмерной (изготовление мыла, духов, кремов) промышленности.

Из восков изготавливают политуры, смазки, пропиточные составы для бумаги (вощеная бумага) и кожи, они входят и в состав косметических кремов и лекарственных мазей.